Начался поиск математических методов описания неверной модели атома. И, как ни странно, на первом этапе квантовая теория Планка помогла приблизиться к реальному спектру атома водорода.

На основании квантовой теории Планка, свет с частотой V ие излучается и не поглощается веществом в произвольно малых количествах, а излучается или поглощается только квантами энергии Ьу. В соответствии с этим Бор выдвинул предположение, что атом водорода может находиться только в определенных дискретных состояниях, называемых устойчивыми состояниями этого атома. Он принял также допущение, что одно из этих состояний

— основное, или нормальное (невозбуждениое) состояние

— отвечает минимуму энергии, которым может обладать атом. Остальные состояния, характеризующиеся более высокой энергией, чем энергия основного состояния, называются возбужденными состояниями данного атома. При переходе атома из одного состояния в другое разность энергий этих состояний равна энергии испускаемого кванта света.

Бор предложил также метод расчета энергии стационарных состояний атома водорода с использованием постоянной Планка. Ои установил, что точные значения энергии стационарных состояний можно получить, если принять, что орбиты электронов являются круговыми, а момент количества движения электрона для нормального состояния равен п, для первого возбужденного состояния 2И, для следующего возбужденного состояния ЗЙ, и т. д. Обратим внимание иа то, что здесь удобнее пользоваться

1.4. Естествознание и физика XX века

109

квантом момента количества движения п, а не постоянной Планка Ь.

Интересные данные, подтверждающие идею Бора о стационарных состояниях атомов и молекул, получены в результате проведения опытов по изучению соударений с электронами. Эти опыты выполнены в период 1914 — 1929 гг. Дж. Франком (1882-1964 гг.) н Г. Герцем. Получены критические потенциалы для атомарного водорода, причем самый высокий потенциал равен 13,6 В. Это критическое напряжение 13,6 В соответствует энергии 13,6 эВ, необходимой для полного отделения электрона от атома водорода; ниыми словами, такое напряжение соответствует энергии, необходимой для превращения атома водорода в протон и электрон, т. е. для удаления их на большое расстояние друг от друга. Напряжение 13,6 В называется потенциалом ионизации водорода.